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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den automatischen Abgleich der Ist-Frequenz mechanischer, aus einem magnetischen Werkstoff bestehender und mit stiftförmigen Halteorganen versehener Resonatoren auf eine vorgegebene Soll-Frequenz durch Abtragung von Resonatormaterial mittels geregelter Bestrahlung durch einen Laser in Abhängigkeit von einer aus einem Soll-IstFrequenzvergleich sich ergebenden Differenzfrequenz.
Mechanische Resonatoren finden wegen ihrer hohen Schwinggüte und wegen ihres geringen Raumverbrauchs eine weitverbreitete Anwendung, beispielsweise als Frequenznormal oder in mechani- schen Filtern. In nahezu allen Anwendungsfällen kommt es darauf an, dass die Resonanzfrequenz eines derartigen mechanischen Resonators möglichst genau bei einer bestimmten vorgegebenen Frequenz auftritt. Wegen der bei der Fertigung der Resonatoren gegebenen, unvermeidlichen Herstellungstoleranzen ist diese Forderung im allgemeinen nicht ausreichend erfüllt, so dass es notwendig wird, die endgültige Resonanzfrequenz eines solchen Resonators nach seiner Herstellung einzustellen. Es ist bekannt, diesen als "Abgleichen" bezeichneten Vorgang durch Abtragung von Resonatormaterial mit Hilfe eines Schleifvorganges oder durch Beschuss des Resonators durch Sandstrahlen bzw.
Laserstrahlen vorzunehmen. In diesem Zusammenhang ist bereits ein Verfahren zum Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren bekannt, bei dem die Einstellung der vorgegebenen Resonanzfrequenz durch geregeltes Verdampfen von Resonatormaterial mit einem Laserstrahl erfolgt (DE-PS Nr. 1929994). Hier werden die Resonatoren zu mechanischen Schwingungen angeregt, die in elektrische, der Ist-Frequenz der Resonatoren entsprechende Schwingungen umgewandelt und verstärkt werden. Die verstärkten elektrischen Schwingungen werden einem Soll-Ist-Vergleich unterzogen und mittels der sich dabei ergebenden Differenzfrequenz wird das Verdampfen des Resonatormaterials durch einen Laserstrahl geregelt.
Um mit diesem Verfahren gleichmässig gute Ergebnisse erzielen zu können, müssen jedoch gleichmässig vormagnetisierte Resonatoren verwendet werden, da diese über einen Antriebsmagneten zu Schwingungen, deren Frequenz zu messen ist, angeregt werden. Deshalb ist es erforderlich, dass die durch einen Schleifvorgang vorabgeglichenen Resonatoren vor dem eigentlichen Magnetisieren zuerst entmagnetisiert werden.
Nach dem eigentlichen Abgleichvorgang müssen die Resonatoren daraufhin untersucht werden, ob ihre Resonanzfrequenz innerhalb des vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereichs liegt und wenn dies nicht der Fall ist bzw. wenn sie nicht schwingungsfähig sind, aussortiert werden.
Es sind also vor und nach dem eigentlichen Abgleichvorgang zusätzliche Arbeitsabläufe notwendig, durch die eigens dafür vorgesehene Geräte erforderlich sind. Dadurch ergeben sich zwangsläufig Transportzeiten zwischen den einzelnen Arbeitsabläufen und Beschickungszeiten für die einzelnen Geräte, sowie ein erhöhter Personalaufwand zur Bedienung, Beschickung und Wartung dieser Geräte. Wegen der Verschiedenartigkeit der einzelnen Arbeitsabläufe und der dazu erforderlichen Geräte ist es schwierig, einen derartigen Abgleichvorgang vollständig zu automatisieren.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Frequenzabgleich mechanischer Resonatoren anzugeben, bei dem alle oben beschriebenen Arbeitsabläufe bei relativ geringem technischem Aufwand vollautomatisch in einer Einrichtung erfolgen.
Ausgehend von einer Vorrichtung für den automatischen Abgleich der Ist-Frequenz mechani-
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Resonatoren auf eine vorgegebene Soll-Frequenz durch Abtragung von Resonatormaterial mittels geregelter Bestrahlung durch einen Laser in Abhängigkeit von einer aus einem Soll-Ist-Frequenzvergleich sich ergebenden Differenzfrequenz, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Grundplatte mit einem Rundschalttisch vorgesehen ist, dass der Rundschalttisch mit konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen zur Aufnahme der Resonatoren versehen ist, dass auf der Grundplatte eine Beschickungsvorrichtung und verschiedene, bei Stillstand des Rundschalttisches den Halterungen jeweils gegenüberliegende Bearbeitungsstationen vorgesehen sind,
dass die Beschickungsvorrichtung eine Vibrationseinrichtung und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene enthält, dass die Führungsschiene eine Entmagnetisierungsstation, wenigstens eine Lichtschranke und eine Vereinzelungsstation aufweist, dass die Führungsschiene wenigstens zwischen ihrem der Vibratoreinrichtung
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geneigt oder senkrecht verläuft, dass ein am Endanschlag angestossener Resonator mit seinen stiftförmigen Halteorganen zwischen die geöffneten Klemmbacken einer gegenüberliegenden Halterung zu liegen kommt, und dass die Bearbeitungsstationen eine Laserabgleichvorrichtung,
eine für innerhalb des vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereichs abgeglichene Resonatoren vorgesehene erste und wenigstens eine für ausserhalb des Toleranz-Frequenzbereichs abgeglichene Resonatoren vorgesehene weitere Auswurfstelle sind.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die abzugleichenden Resonatoren automatisch den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen zugeführt werden und während der Bearbeitung in der Führungsschiene bzw. in den Halterungen des Rundschalttisches verbleiben können. Dadurch erübrigt sich das Zutun von Arbeitskräften für die Beschickung und den Transport der Resonatoren zwischen den einzelnen Bearbeitungsgeräten.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die für die herkömmliche Sortierung der Resonatoren nach dem Abgleichen gesondert erforderliche Messung der Resonanzfrequenz durch eine, den Abgleichvorgang abschliessende Messung ersetzt ist, dass das Messergebnis abgespeichert und zur Steuerung der einzelnen Auswurfstellen verwendet wird.
Durch die Zusammenfassung der verschiedenen zum Abgleichen der Resonatoren erforderlichen Arbeitsabläufe innerhalb einer Einrichtung ergibt sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit der einfachen zentralen Steuerung dieser Arbeitsabläufe.
Für viele Anwendungsfälle, beispielsweise für den gleichzeitigen Abgleich von Resonatoren für unterschiedliche Filter innerhalb eines Verfahrens, kann es zweckmässig sein, den erlaubten Toleranzbereich in verschiedene Frequenzbereiche aufzuteilen, und die Resonatoren nach ihrer Eigenfrequenz in diese Frequenzbereiche zu sortieren.
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der nach der Messung der Resonanzfrequenz diese mit einem vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereich verglichen und der Resonator in einer von wenigstens zwei Auswurfstationen sortiert ausgeworfen wird, kann die hiefür erforderliche Sortierinformation wenigstens für die Dauer des Tellertransportes über eine Station zentral gespeichert werden.
In den Fällen, in denen eine feinere Unterteilung der Resonatoren, beispielsweise in mehrere Frequenzgruppen, gewünscht ist, muss damit allerdings ein etwas erhöhter Aufwand bezüglich der Speicherung der Sortierinformation und der Steuerung der Aufwurfstationen in Kauf genommen werden.
Es soll deshalb als weitere Ausführungsart der Erfindung eine bei geringem technischem Aufwand sicher arbeitende Vorrichtung zum Sortieren von Resonatoren in eine grössere Anzahl von Frequenzbereichen angegeben werden, bei dem ausserdem zwischen der örtlichen Position des zu sortierenden Resonators und dem Zeitpunkt der Abfrage der Sortierinformation kein fester Zusammenhang gewährleistet sein muss.
Zur Realisierung einer solchen Vorrichtung wird in einer weiteren Ausführungsart der Erfindung dafür gesorgt, dass auf einer Grundplatte ein Rundschalttisch mit einem Drehteller vorgesehen ist, dass der Drehteller mit konzentrisch zu seiner Drehachse angeordneten Halterungen zur Aufnahme der Resonatoren versehen ist, dass auf der Grundplatte eine Beschickungseinrichtung für Resonatoren und verschiedene, bei Stillstand des Rundschalttisches den Halterungen jeweils gegenüberliegende
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als jeweils einem dre Frequenzbereiche zugeordnete Auswurfstellen ausgebildet sind, dass jede Halterung mit einer Speichereinrichtung versehen ist, dass die Frequenzmessvorrichtung mit einer Einspeichervorrichtung versehen ist, dass die Auswurfstationen mit jeweils einer Lesevorrichtung versehen sind,
und dass eine zwischen der letzten Auswurfstation und der Abgleichvorrichtung befindliche Station als Löschstation vorgesehen ist.
Vorteilhaft ist, dass wegen der räumlich festen Zuordnung der Speicherelemente der Zusammenhang zwischen Prüflings-Position und Abfragezeitpunkt zwangsläufig gegeben und damit unzerstörbar ist. Dadurch ist es möglich, die Zahl der Bereiche, in die sortiert werden soll, zu erhöhen, ohne dabei gleichzeitig die Störanfälligkeit der Sortierung zu erhöhen, wie dies bei einem zentralen Speicher der Fall wäre. Ferner ist es auch möglich, eine quantisierte Speicherform zu wählen, bei der das Speicherelement in verschiedenen Stufen, entsprechend den vorgewählten Toleranz-
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bereichen, magnetisiert wird.
Vorteilhaft ist auch die weitgehende Unabhängigkeit vom Betriebszustand und von zeitweiligen Stillegungen der Maschine dadurch, dass den die Resonatoren aufnehmenden Halterungen die Sortierinformation mitgegeben ist.
Vorteilhaft ist es, für die Speicherelemente der Speichereinrichtung Plättchen aus ferromagnetischem Material hoher Remanenz vorzusehen. Dadurch ergibt sich eine geringe Störanfälligkeit gegen- über elektromagnetischen Einstreuungen auf das Speicherelement.
Durch die Verwendung von ferromagnetischem Material hoher Remanenz ergibt sich ferner
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und den Speicherelementen bzw. zwischen der Lesestation und den Speicherelementen einen ausreichend grossen Luftspalt vorzusehen, wodurch sich die Möglichkeit des berührungsfreien Speichers, Lesens und Löschens ergibt. Damit wird ausserdem eine erhöhte Unabhängigkeit vom betriebsbedingten Verstaubungs- bzw. Verschmutzungszustand, insbesondere bei der Verwendung mit einem Sandstrahlautomaten, sowie eine wenig aufwendige Wartung und ein vernachlässigbarer Verschleiss erreicht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die zerstörungsfreie Nachprüfbarkeit des Speicherinhalts mit optischen und elektronischen Mitteln, wie z. B. mit einer Hall-Sonde.
Für den vorstehend beschriebenen automatischen Abgleich wird die Resonanzfrequenz des Resonators jeweils durch ein Mikrofon gemessen, das die vom Resonator erzeugten Schallschwingungen in elektrische Schwingungen umwandelt. Der Resonator wird hiezu über eine Antriebsvorrichtung, beispielsweise eine Anregespule, zu Schwingungen angeregt. Die vom Mikrofon gemessene Resonanzfrequenz des Resonators wird einem Rückkopplungsverstärker zugeführt, der zusammen mit der Antriebsvorrichtung und dem Mikrofon den Messkreis bildet. In diesem Messkreis wird demzufolge die jeweilige Resonanzfrequenz, d. h. die Ist-Frequenz, gemessen.
Da die Anregung der Resonatoren elektrisch über eine Anregespule mit Hilfe des Magnetostriktionseffektes erfolgt, ist jedoch eine vorherige Magnetisierung der Resonatoren in einer Magnetiserungsstation erforderlich. Für spezielle Filter mit besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Einhaltung der Soll-Frequenz ist jedoch die oben beschriebene Messmethode unter Umständen nicht mehr geeignet, da durch die hier notwendige Vormagnetisierung der Resonatoren deren innere Dämpfung erhöht und damit die Schwinggüte verringert und ausserdem deren Eigenresonanz-
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fügig verschoben wird.
Diese Frequenzverwerfung ist durch die Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls E des Resonatormaterials von der Grösse der Vormagnetisierung bedingt und erreicht bei ungünstigen Resonatormaterial und kräftiger Vormagnetisierung Werte für die relative Frequenzänderung
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Zur Realisierung einer von oben angegebenen Störeinflüssen unabhängigen und entsprechend genaueren Messung, mit der auch ein entsprechend genauerer Abgleich möglich ist, wird in einer Weiterbildung der Erfindung dafür gesorgt, dass der Resonator zur Messung der Resonanzfrequenz durch einen mechanischen Impuls zu Schwingungen angeregt wird und anschliessend die Frequenz der abklingenden Schwingungen bestimmt wird.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die vor dem eigentlichen Abgleichvorgang notwendige Magnetisierung und damit die hiezu erforderliche Magnetisierungsstation entfallen kann. Ausserdem wird vermieden, dass beispielsweise während des Laserabgleichs die Magnetisierung durch die Laserimpulse während des Abgleichvorgangs und dadurch auch die Sicherheit der Messung abnimmt. Da der Resonator mechanisch zu Schwingungen angeregt wird, entfällt ausserdem die Notwendigkeit einer Auswurfstation für nichtschwingende Resonatoren.
Bei einer hinsichtlich der Messgenauigkeit und damit der Abgleichgenauigkeit und besonders
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gen Anordnung zur Messung der Resonanzfrequenz weist die Laserabgleichstation ein als FederMasse-System ausgebildetes mechanisches Schlagwerk auf, welches einen Drehmagneten und eine
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Anordnung ausgangsseitig mit dem Eingang eines einen Frequenzvergleicher enthaltenden Steuergerätes verbunden. Das Steuergerät weist einen mit der Drehtellersteuerung verbundenen Anschluss sowie mit den Auswurfstellen und mit der Antriebssteuerung des Drehmagneten verbundene Steuerausgänge auf und enthält ferner einen Lasersteuerungs-Ausgang, durch den der Lasereinheit ein der jeweiligen Differenzfrequenz eindeutig zugeordnetes Steuersignal zugeführt ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Phasenlage des zum Verstärker gelangenden Signales nicht durch genaue Justierung des Abstandes zwischen Resonator und Mikrofon eingestellt werden muss, um Selbsterregung zu erhalten.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der gesamten Laserabgleichvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Laserabgleicheinrichtung, Fig. 3 eine Vereinzelungsstation, Fig. 3a eine perspektivische Darstellung der Vereinzelungsstation, Fig. 4 ein Schnitt durch die Magnetisierungsstation, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine
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Fig. 6 eine schematische Darstellung einer mittels eines Hubmagneten betriebenen Auswùrfstation, Fig. 7 eine mit einer Abgleichvorrichtung zusammengefasster Sortiereinrichtung, Fig. 8 eine
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eines mechanischen Schlagwerkes, das aus einer Magnetspule mit einem beweglichen Spulenkern besteht und Fig.
11 eine Darstellung einer Anordnung zur Messung der Resonanzfrequenz von noch nicht mit Haltebeinen versehenen mechanischen Resonatoren.
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ren Baugruppen, die auf einer gemeinsamen Grundplatte --lb-- montiert sind. Im Zentrum ist für den Transport der Resonatoren zur eigentlichen Abgleichstation --3b-- ein handelsüblicher pneumatischer Rundschalttisch --2b-- mit zwölf Schaltstellungen, angeordnet. Der Rundschalttisch weist zur Halterung der Resonatoren eine mit der Zahl der Schaltstellungen übereinstimmende Anzahl von konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen --4b-auf.
Die Zuführung der Resonatoren zu dem Rundschalttisch erfolgt durch eine an der Grundplatte befestigte Beschickungsvorrichtung, die eine Vibratoreinrichtung --5b-- und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene --6b-- für die Resonatoren enthält. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vibratoreinrichtung eine für die abzugleichenden Resonatoren eingerichtete handelsübliche Förder- und Sortiereinrichtung, die im wesentlichen aus einer Vibratorbasis mit einem elektromagnetischen Vibrator, einen Sortierkessel und einem getrennt angeordneten Schaltgerät besteht, über das die Zuführungsgeschwindigkeit der Resonatoren geregelt werden kann.
Die aus der Vibratoreinrichtung --5b-- hintereinandergereiht austretenden Resonatoren werden
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durchlaufen in dieser zuerst eine als Spule ausgeführte Entmagnetisierungsstation --7b--, sodann zwei zur Überwachung eines kontinuierlichen Transports der Resonatoren durch Ein- bzw. Ausschalten der Vibratoreinrichtung dienende Lichtschranken --Bb-- und gelangen anschliessend in einem senkrechten Teil der Führungsschiene zu einer Vereinzelungsstation --9b--, in der sie ange-
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Resonatoren werden entsprechend dem in einem Steuergerät eingestellten Takt von der Vereinzelungsstation an eine am Ende der Führungsschiene angeordnete, mit einem Endanschlag --l1b-- versehene Aushebestelle --12b-- weitergegeben.
Der dort angekommene magnetisierte Resonator --13b-- liegt mit seiner unteren Stirnseite am Endanschlag --llb-- an, kommt dabei mit seinen stiftförmigen Halteorganen zwischen die geöffneten Klemmbacken einer gegenüberliegenden Halterung --4b-- des pneumatischen Rundschalttisches --2b-- zu liegen und wird anschliessend durch die Halterung --4b-an seinen stiftförmigen Halteorganen festgeklemmt.
Durch den Rundschalttisch wird der in der Halterung befindliche Resonator dann einer mit einer Messstelle sowie einer ersten Auswurfstelle kombinierten Laserabgleicheinrichtung --3b-- zugeführt. Dort wird wechselweise die Resonanzfrequenz des Resonators --14b-- gemessen und dieser
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durch den Laser an der Stirnfläche so lange abgeglichen, bis die Soll-Frequenz auf 2 erreicht ist. Für die Messung der Resonanzfrequenz wird der Resonator --14b-- durch eine Spule --15b-in Schwingungen versetzt und mit einem Mikrofon --16b-- dessen Eigenfrequenz bestimmt.
Das Messergebnis wird durch ein elektronisches Steuergerät mit einem vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereich verglichen und der Resonator - falls er nicht schwingungsfähig ist-über eine Rutsche in einen Behälter -17b-- der ersten Auswurfstelle abgelegt oder entsprechend der gemessenen Frequenz nach weiteren Schritten des Rundschalttisches in einer für zu hoch abgestimmte Resonatoren vorgesehene Auswurfstelle oder in einer weiteren für richtig abgeglichene Resonatoren vorgesehene Auswurfstelle ausgeworfen.
Aus Anschaulichkeitsgründen ist in Fig. 1 der waagrecht und schräg verlaufende Teil der Führungsschiene, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, tangential zum Rundschalttisch verläuft, in radialer Richtung zum Rundschalttisch eingezeichnet. Wie schon oben ausgeführt ist, sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ausserdem die Laserabgleicheinrichtung und die erste Auswurfstelle für nichtschwingende Resonatoren zu einer Station zusammengefasst.
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der, der Aushebestelle --12b-- gegenüberliegenden Halterung --4b--, das Mikrofon --16b-- und die Spule --15b- zur Messung der Resonanzfrequenz des in der Abgleichstation befindlichen Resonators --14b--, zwei durch weitere Hubmagneten --19b-- betätigten Auswurfstellen für nichtschwingende bzw.
fehlabgeglichene Resonatoren sowie eine durch eine drehbare Rolle --20b-- betätigte Auswurfstelle für innerhalb des Resonanzfrequenzbereichs abgeglichene Resonatoren, dargestellt sind. Die an der Halterung der Führungsschiene --6b-- befestigten Hubmagneten --21b und 22b-- sind der Magnetisierungsstation --10b-- bzw. der Vereinzelungsstation --9b-- zugeordnet.
In Fig. 3 ist der Endbereich der Führungsschiene --6b-- mit der Vereinzelungsstation --9b--, der Magnetisierungsstation --10b--, der Aushebestelle --12b-- und dem Endanschlag --llb-- dargestellt. Die Vereinzelungsstation --9b-- besteht aus einem stabförmigen oberen --23b-- und einem dazu parallel ausgerichteten stabförmigen unteren Hebel --24b--, die beide um eine gemeinsame, parallel zur Mittelachse der Führungsschiene --6b-- verlaufende Drehachse --25b-- in einer Befesti- gungsschiene-26b-drehbar gelagerte und mit einer Verbindungsstrebe --27b-- starr miteinander verbunden sind. Das der Drehachse --26b-- entgegengesetzte Ende des unteren Hebels --24b-- ist verjüngt ausgeführt und als Anschlag --24b'-- für die zu magnetisierenden Resonatoren --30b-- vorgesehen.
Der obere Hebel --23b- ist an seinem, der Drehachse --25b-- entgegengesetzten Ende mit einer Blattfeder --23b'-- verbunden und durch sie verlängert. Die Führungsschiene --6b-- weist in Höhe des als Anschlag --24b'-- ausgebildeten Endes des unteren Hebels --24b-- und in Höhe der Blattfeder --23b, -- je eine schlitzartige Ausnehmung auf, die das Eingreifen des Anschla- ges-24b'-und der Blattfeder --23b, -- in den Förderraum der Führungsschiene ermöglichen. Beide Hebel sind gemeinsam durch die Auslenkung eines in der Mitte der Verbindungsstrecke --27b-angreifenden Ankers --28b-- eines Hubmagneten --22b-- gegen die Kraft einer zusätzlich an der Verbindungsstrebe --27b- als Zugfeder angreifenden Schraubenfeder --29b-- bewegbar.
In Ruhestellung des Ankers --28b- ist der Anschlag --24b'-- innerhalb des von den Resonatoren beanspruchten Förderraums der Führungsschiene geschwenkt, wobei sich die Blattfeder gleichzeitig ausserhalb des Förderraums befindet. In dieser Position erfolgt die Magnesitierung des am Anschlag --14b'-- anliegenden Resonators --30b-- durch die Magnetisierungsstelle-lOb--. In einer kontinuierlichen Bewegung des Ankers --28b-- gegen den Zug der Schraubenfeder --29b-- wird anschliessend eine Position durchlaufen, bei der der Anschlag --24b'-- gerade noch innerhalb des Förderraums geschwenkt ist, jedoch der auf den magnetisierten Resonator --30b-- folgende Resonator von der Blattfeder --23b'-- an seiner, seinen Halteorganen gegenüberliegenden Rückseite von der Blattfeder --23b'-- erfasst und gegen die Führungsschiene gedrückt wird.
Bei der Weiterbewegung
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Förderraum herausgeschwenkt, während der festgeklemmte Resonator noch von der Blattfeder --23b'-- festgehalten ist. Gleichzeitig fällt der magnetisierte Resonator --30b-- gegen den Endanschlag -lib- llb-der Aushebestelle-12b-. Bei der anschliessenden entgegengesetzten Bewegung des Ankers
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--28b-- in seine Ruhestellung wird zuerst der Anschlag --24b'-- wieder in den Förderraum der Führungsschiene geschwenkt und die Klemmung des festgehaltenen Resonators beendet, so dass dieser an den Anschlag --24b'-- gelangt und der ihm nachfolgende Resonator in Höhe der Blattfeder zu liegen kommt.
Fig. 3a enthält eine perspektivische Darstellung der beweglichen Elemente der Vereinzelungs-
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haltenen Resonatoren eingezeichnet.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Magnetisierungsstation --10b--, die einen festen, an der Einrichtungsmasse liegenden Kontakt --31b-- und einem beweglichen, durch die Isolatoren - isolierten und über den Anker eines Hubmagneten --21b-- betätigten, beweglichen Kontakt - aufweist. Die Magnetisierung des dabei am Anschlag-24b'-der Vereinzelungsstation - 9b-- anliegenden Resonators --30b-- erfolgt durch einen Stromstoss zwischen dem festen --31b-und dem beweglichen Kontakt --33b--. Nach der Magnetisierung wird der bewegliche Kontakt --33b-
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wird nun entsprechend dem in einem Steuergerät eingestellten Takt durch die Vereinzelungsstation --9b--derAushebestelle--12b--zugeführt.
In den Fig. 5 und 5a ist eine der an der Peripherie des Rundschalttisches --2b-- montierten Halterungen --4b-- in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht dargestellt. Da bei jeder dieser
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5a nachfolgend gemeinsam beschrieben.
Die Halterung --4b-- enthält einen stabförmig ausgebildeten, mit dem Rundschalttisch starr verbundenen ersten Klemmbacken --34b--, der mit zwei an seinen Seitenflächen befestigten Befestigungsblechen zu einer, einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Einheit --34b'-- zusammengefasst
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backen --35b--, der um eine in den Befestigungsblechen gelagerte senkrechte Drehachse --36b-drehbar ist. Beide Klemmbacken --34b und 35b-- sind radial zum Rundschalttisch ausgerichtet und an ihrem, den Bearbeitungsstationen zugewandten Ende mit einander gegenüberliegenden vertikalen Klemmflächen --37b-- versehen und an ihrem dazu entgegengesetzten Ende über eine als Druckfeder angeordnete Schraubfeder --46b-- miteinander verbunden.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Klemmbacken --35b-- durch eine
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sind, durch den die Klemmung jeweils eines der stiftförmigen Halteorgane des Resonators --39b-durch jeweils eine Hälfte des zweiten Klemmbackens gewährleistet ist. Dadurch wird jedes Halteorgan einzeln von jeweils einer Hälfte geklemmt und so die Klemmsicherheit wesentlich verbessert.
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nen Klemmbacken. Weiterhin enthält die Halterung ein, an seinem einen Ende drehbar zwischen den Befestigungsblechen gelagertes prismatisches Winkelstück --41b--, das durch eine Spiralfeder --42b-- zu den den Bearbeitungsstationen abgewandten Stirnseiten der zweiten Klemmbackenhälften --35b'- hin mechanisch vorgespannt ist und zur Arretierung der geöffneten Klemmbacken dient.
Diese Arretierung ist dadurch gewährleistet, dass die Stirnseiten der zweiten Klemmbackenhälften - 35b'-bei geöffneter Halterung in einer an sie angepasste Aussparung --47b-- des Riegelstückes - aufgenommen werden. Das prismatische Riegelstück --41b-- ist an dem seiner Drehachse entgegengesetzten Ende in vertikaler Richtung durch einen rechtwinkelig abzweigenden Steg --43b-- nach oben verlängert. Durch Auslenken dieses Steges --43b-- in Richtung des Pfeiles --44b-- wird die Arretierung der geöffneten Klemmbacken aufgehoben und die Klemmbacken schliessen sich durch den Druck, der zwischen den Klemmbacken liegenden Schraubfeder --46b--.
Die Auslenkung wird in der Aushebestellung --12b-- durch den Anker des an der Führungsschienenhalterung befestigten Hubmagneten --18b- vorgenommen.
In Fig. 5b ist ein horizontal gelegter Teil-Längsschnitt durch die geöffnete Halterung dargestellt, bei dem die in einer Bohrung --45b-- des ersten Klemmbackens --34b-- eingesetzte und
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gegen den zweiten Klemmbacken auf Druck beanspruchte Schraubenfeder --46b-- erkennbar ist. Die den Klemmflächen-37b-- abgewandten Stirnseiten der geöffneten zweiten Klemmbackenhälften
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--47b-- des- zu diesen Stirnseiten hin vorgespannten Riegelstücke --41b-- aufgenommen.
In Fig. 6 ist eine für ausserhalb des vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereichs abgeglichene bzw. für nichtschwingende Resonatoren vorgesehene Auswurfstelle schematisch dargestellt. Sie enthält einen auf der Grundplatte befestigten Hubmagneten --19b--, dessen Anker --19b'-- mit seiner Längsachse radial zum Rundschalttisch --2b- ausgerichtet ist in ausreichender Höhe über dem Rundschalttisch befestigt, so dass sich die Halterungen bei der Drehung des Rundschalttisches unterhalb seines Ankers --19b'-- vorbeibewegen. Das Öffnen der Halterung wird durch Auslenken des rechtwinkelig nach oben verlängerten Teils des freien Schenkels des 900-Winkelstücks--38b--in Richtung des Pfeiles --40b-- durch den Anker --19b'-- des Hubmagneten vorgenommen.
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Achse drehbare Rolle --20b-- ausgelenkt und dadurch die Halterung geöffnet.
Beim Weiterdrehen des Rundschalttisches bleibt die Halterung anschliessend geöffnet, bis sie wieder zu der der Aus- hebestelle-12b-- gegenüberliegenden Station gedreht ist.
Die in der Fig. 7 in einer Draufsicht schematisch dargestellte Sortiereinrichtung ist mit einer Abgleichvorrichtung zu einer konstruktiven Einheit zusammengefasst, die aus mehreren, auf einer gemeinsamen Grundplatte --lc-- montierten Baugruppen besteht. Für den Transport der Resonatoren von und zu den einzelnen Bearbeitungsstationen wird ein handelsüblicher pneumatischer Rundschalttisch mit zwölf Schaltstellungen verwendet. Der Drehteller des Rundschalttisches ist zur Aufnahme der Resonatoren mit einer, mit der Zahl der Schaltstellungen übereinstimmenden Anzahl von konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen --3c-- versehen.
Die Zuführung der Resonatoren zu dem Rundschalttisch erfolgt durch eine auf der Grundplatte befestigte Beschickungsvorrichtung, die eine Vibratoreinrichtung --4c-- und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene --5c-- enthält.
Die aus der Vibratoreinrichtung --4c-- austretenden Resonatoren werden der schräg nach unten geneigten Führungsschiene --5c-- zugeführt und durchlaufen in der Führungsschiene zuerst mehrere Lichtschranken --7c--, die zur Überwachung eines kontinuierlichen Transports der Resonatoren dienen, sodann eine als Spule ausgeführte Entmagnetisierungsstation --8c-- und stossen anschliessend an einen Endanschlag --9c--, wodurch die Zuführung der angestossenen Resonatoren zu der gegenüberliegenden Halterung --3c- des Drehtellers --2c-- freigegeben wird.
Die auf der Grundplatte --lc-- den einzelnen Halterung --3c-- gegenüberliegend angeordneten Stationen sind in einer der Drehrichtung des Drehtellers entsprechenden Reihenfolge zuerst eine Magnetisierungsstelle-lOc--, eine mit einer Frequenzmessvorrichtung --llc-- kombinierte Abgleichvorrichtung, eine erste Auswurfstation --12c-- mit einer Rutsche --13c-- und einem Vorratsbehälter - 14c--, zwei weitere gleich aufgebaute Auswurfstationen und eine Löschstation --15c--. Zwischen der Magnetisierungsstelle und der Abgleichvorrichtung ist eine, zwischen der letzten Auswurfstation und der Löschstation sind drei und zwischen der Löschstation --15c-- und der Beschickungseinrich- tung-4c-ist eine Leerstation vorgesehen.
Ferner ist eine zentrale Steuereinrichtung --6c-- zur Steuerung des Abgleich- und Sortiervorganges erforderlich.
Die Halterung --3c-- des Drehtellers --2c-- sind mit Speicherelementen versehen, die im Ausführungsbeispiel als Plättchen aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise grosser Remanenz, ausgeführt sind. Im vorliegenden Fall, bei dem nach drei Frequenzbereichen sortiert werden soll, sind entsprechend den drei Auswurfstellen --12c-- jedem Resonator als Speicherelemente drei Plättchen -3c'-- aus ferromagnetischem Material zugeordnet. Das Einschreiben der Sortierinformation erfolgt unmittelbar nach einer den Abgleichvorgang beendenden Frequenzmessung durch die drei in der Abgleichstation angeordneten und jeweils einem der Plättchen zugeordneten Aufsprechspulen, die durch die von der zentralen Steuereinrichtung -6c-- gebildete Sortierinformation entsprechend dem Messwert gespeist werden.
Nach diesem Einschreiben der Sortierinformation erfolgt nach den weiteren Transportschritten des Drehtellers in den Auswurfstationen durch jeweils eine Lesevorrichtung die Abfrage jeweils eines der Speicherelemente, worauf bei Übereinstimmung
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zwischen abgefragten und dem Resonator zugeordneten Speicherwert der Resonator ausgeworfen wird. Nach dem Auswerfen des Resonators wird die Halterung mit den Speicherelementen zur Löschstation gedreht und dort die Sortierinformation gelöscht.
An Stelle der drei einzelnen Speicherelemente kann auch ein einzelnes, entsprechend grösseres Speicherelement verwendet werden, das an verschiedenen Stellen magnetisiert wird. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel stimmt die Anzahl der Speicherelemente einer Halterung --3c-- überein mit der Zahl der vorgegebenen Frequenzbereiche, in die die Resonatoren zu sortieren sind. Dabei ist jedem der drei Frequenzbereiche ein Speicherelement zugeordnet, wodurch in der Abgleichstation drei Aufsprechspulen erforderlich sind. In den Auswurfstationen ist dagegen lediglich jeweils nur eine Lesevorrichtung notwendig, deren sensitives Element im Ausführungsbeispiel eine Hallsonde ist, der ein störungsempfindlicher Operationsverstärker nachgeschaltet ist.
Die Lesevorrichtung muss hiebei lediglich den magnetisierten Zustand von dem unmagnetisierten Zustand eines Speicherelementes unterscheiden können.
Es besteht auch die Möglichkeit, die aus ferromagnetischem Material bestehenden Speicherelemente definiert in eine von zwei möglichen Richtungen zu magnetisieren bzw. sie unmagnetisiert zu lassen. Dadurch kann der Informationsinhalt eines Speicherelementes vergrössert und die Zahl der Speicherelemente pro Halterung sowie die Zahl der notwendigen Aufsprechspulen reduziert werden. Die Lesevorrichtung muss dann jedoch geeignet sein, unterschiedliche Polarisationen der Magnetisierung zu erkennen.
Entgegen den Verhältnissen bei einer zentralen Speicherung der Sortierinformation ist die hier verwendete Speicherungsform von einer Vielzahl möglicher Störeinflüsse unabhängig, da die Speichereinrichtung und damit die Sortierinformation der Prüflingsposition räumlich fest zugeordnet ist. Die hier verwendete Speicherungsform ist den konventionellen zentralen Speicherungsformen besonders dann überlegen, wenn nach mehreren Kriterien sortiert werden soll. Das Sortieren nach mehreren Kriterien unter Benützung gebräuchlicher moderner Drehtellerstationen setzt voraus, dass für das Aussortieren derjenigen Prüflinge, die an der n-ten Sortierstelle aussortiert werden sollen, die Sortierinformation über wenigstens n Schritte gespeichert werden muss.
Die Wahrscheinlichkeit, dass dann bei einer zentralen Speicherung die genannten Störungen auftreten können und zu Informationsverlust führen, erhöht sich damit um den Faktor n gegenüber der hier angegebenen Speicherungsform.
Bei der Verwendung der Sortiereinrichtung zusammen mit einem Abgleichautomaten addieren sich zu den Zeiten für die Drehtellerbewegung und für das Messen auch noch die Bearbeitungszeiten
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gilt also folgende Beziehung :
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Für den Abgleichtakt kann also eine Zeit benötigt werden, die das 30fache eines Sortiertaktes beträgt, so dass sich die Störanfälligkeit eines Abgleichautomaten in Verbindung mit einer Sortierung, bei der die Sortierinfomation zentral gespeichert wird, bis um den Faktor 30 erhöhen kann gegenüber einem Einsatz als Sortierautomat mit zentraler Speicherung der Sortierinformation.
Bei der Verwendung von n Sortierkriterien vergrössert sich die Störanfälligkeit weiter um den Faktor n gegenüber einer Anordnung mit erfindungsgemässer Abspeicherung der Sortierinformation, so dass sich bei vier Sortierkriterien beispielsweise eine um den Faktor 4.30=120 vergrösserte Stör- anfälligkeit ergibt.
Die in Fig. 8 schematisch dargestellte Messanordnung zur Messung der Eigenfrequenz, insbesondere innerhalb einer Laserabgleichanordnung nach Fig. 1 und 2, enthält einen mit stiftförmigen Halteorganen versehenen abzugleichenden Resonator --ld--, ein mechanisches Schlagwerk --2d--,
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In Fig. 11 ist eine auch als Einzelmessplatz geeignete Messanordnung für mechanische Resonatoren ohne Halteorgane dargestellt, bei der die Resonatoren im Bereich ihrer Schwingungsknoten lose auf gespannten Fäden --20d-- einer Auflage --21d-- gelagert sind. Die zur Auflage des Resonators dienenden Fäden --20d-- sind über eine wannenförmige Vertiefung --22d-- der Auflage - gespannt. Die Auflage --21d-- ist ferner mit zwei Schneiden --23d-- versehen, die ebenfalls im Bereich des Schwingungsknoten im rechten Winkel zu den Fäden --20d-- verlaufen. Durch diese Schneiden --23d-- ist gewährleistet, dass die Schwingungen des durch das mechanische Schlagwerk - angeregten Resonators nach dem mechanischen Impuls nicht unzulässig gedämpft werden.
Das Mikrofon --8d-- ist zwischen den beiden Schneiden --23d-- auf der dem mechanischen Schlag- werk --2d-- gegenüberliegenden Seite des Resonators angebracht. Die durch Fig. 11 dargestellte Anordnung eignet sich besonders für die Messung der Resonanzfrequenz von Resonatoren, die durch Feinschleifen vorabgeglichen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung für den automatischen Abgleich der Ist-Frequenz mechanischer, aus einem magnetischen Werkstoff bestehender und mit stiftförmigen Halteorganen versehener Resonatoren auf eine vorgegebene Soll-Frequenz durch Abtragung von Resonatormaterial mittels geregelter Bestrahlung durch einen Laser in Abhängigkeit von einer aus einem Soll-Ist-Frequenzvergleich sich ergebenden Differenzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundplatte (Ib) mit einem Rundschalttisch (2b) vorgesehen ist, dass der Rundschalttisch mit konzentrisch zu seiner Drehachse und in gleichen Abständen angeordneten Halterungen (4b) zur Aufnahme der Resonatoren versehen ist, dass auf der Grundplatte eine Beschickungsvorrichtung und verschiedene,
bei Stillstand des Rundschalttisches den Halterungen jeweils gegenüberliegende Bearbeitungsstationen vorgesehen sind, dass die Beschickungsvorrichtung eine Vibratoreinrichtung (5b) und eine mit dem Ausgang der Vibratoreinrichtung verbundene Führungsschiene (6b) enthält, dass die Führungsschiene eine Entmagnetisierungsstation (7b), wenigstens eine Lichtschranke (8b) und eine Vereinzelungsstation (9b) aufweist, dass die Führungsschiene wenigstens zwischen ihrem der Vibratoreinrichtung entgegengesetzten, mit einem Endanschlag (llb) versehenen Ende und der Vereinzelungsstation stark geneigt oder senkrecht verläuft, dass ein am Endanschlag angestossener Resonator mit seinen stiftförmien Halteorganen zwischen die geöffneten Klemmbacken einer gegenüberliegenden Halterung (4b) zu liegen kommt, und dass die Bearbeitungsstationen eine Laserabgleichvorrichtung (3b),
eine für innerhalb des vorgegebenen Toleranz-Frequenzbereichs abgeglichene Resonatoren vorgesehene erste und wenigstens eine für ausserhalb des Toleranz-Frequenzbereichs abgeglichene Resonatoren vorgesehene weitere Auswurfstelle sind.
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The invention relates to a device for the automatic adjustment of the actual frequency of mechanical resonators consisting of a magnetic material and provided with pin-shaped holding members to a predetermined target frequency by ablation of resonator material by means of controlled irradiation by a laser as a function of a target. Actual frequency comparison resulting differential frequency.
Mechanical resonators are widely used because of their high vibration quality and because of their low space consumption, for example as a frequency standard or in mechanical filters. In almost all applications, it is important that the resonance frequency of such a mechanical resonator occurs as precisely as possible at a certain predetermined frequency. Because of the inevitable manufacturing tolerances given in the manufacture of the resonators, this requirement is generally not sufficiently met, so that it becomes necessary to set the final resonance frequency of such a resonator after its manufacture. It is known to process this process, referred to as "matching", by removing resonator material with the aid of a grinding process or by bombarding the resonator by sandblasting or
Make laser beams. In this connection, a method for frequency adjustment of mechanical resonators is already known, in which the predetermined resonance frequency is set by controlled evaporation of resonator material with a laser beam (DE-PS No. 1929994). Here the resonators are excited to mechanical vibrations which are converted and amplified into electrical vibrations corresponding to the actual frequency of the resonators. The amplified electrical vibrations are subjected to a target-actual comparison and the evaporation of the resonator material is regulated by a laser beam by means of the resulting difference frequency.
In order to be able to achieve consistently good results with this method, however, uniformly premagnetized resonators must be used, since these are excited by a drive magnet to vibrate, the frequency of which is to be measured. It is therefore necessary that the resonators pre-balanced by a grinding process are first demagnetized before the actual magnetization.
After the actual adjustment process, the resonators must be examined to determine whether their resonance frequency is within the specified tolerance frequency range and if this is not the case or if they are not capable of oscillation, they are sorted out.
Additional work processes are therefore required before and after the actual adjustment process, which necessitate specially designed devices. This inevitably results in transport times between the individual work processes and loading times for the individual devices, as well as increased personnel expenditure for the operation, loading and maintenance of these devices. Because of the diversity of the individual workflows and the equipment required for this, it is difficult to fully automate such an adjustment process.
The invention is therefore based on the object of specifying a device for frequency adjustment of mechanical resonators, in which all of the workflows described above take place fully automatically in a device with relatively little technical effort.
Starting from a device for the automatic adjustment of the actual frequency mechanically
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Resonators to a predetermined target frequency by ablation of resonator material by means of controlled irradiation by a laser as a function of a difference frequency resulting from a target-actual frequency comparison, this object is achieved according to the invention in that a base plate with a rotary indexing table is provided that the The rotary indexing table is provided with brackets for accommodating the resonators which are arranged concentrically to its axis of rotation and at equal intervals so that a loading device and various processing stations opposite the brackets when the rotary indexing table is at a standstill are provided,
that the loading device contains a vibration device and a guide rail connected to the output of the vibrator device, that the guide rail has a demagnetization station, at least one light barrier and a separating station, that the guide rail has at least between it and the vibrator device
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runs inclined or perpendicular that a resonator hit at the end stop comes to rest with its pin-shaped holding members between the open clamping jaws of an opposite holder, and that the processing stations have a laser adjustment device,
are a first ejection point provided for resonators adjusted within the specified tolerance frequency range and at least one further ejection point provided for resonators adjusted outside the tolerance frequency range.
An essential advantage of the invention is that the resonators to be adjusted are automatically fed to the successive processing stations and can remain in the guide rail or in the holders of the rotary indexing table during processing. This eliminates the need for workers to load and transport the resonators between the individual processing devices.
A further advantage is that the measurement of the resonance frequency, which is separately required for the conventional sorting of the resonators after the adjustment, is replaced by a measurement that concludes the adjustment process, that the measurement result is stored and used to control the individual ejection points.
The combination of the various work processes required to adjust the resonators within a device results in the particularly advantageous possibility of simple central control of these work processes.
For many applications, for example for the simultaneous adjustment of resonators for different filters within a method, it can be expedient to divide the permitted tolerance range into different frequency ranges and to sort the resonators according to their natural frequency into these frequency ranges.
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After the resonance frequency has been measured, it is compared with a predetermined tolerance frequency range and the resonator is ejected sorted in one of at least two ejection stations, the sorting information required for this can be stored centrally at least for the duration of the plate transport via one station.
In cases in which a finer subdivision of the resonators, for example into several frequency groups, is desired, a somewhat increased effort in terms of storing the sorting information and controlling the throwing stations must be accepted.
Therefore, as a further embodiment of the invention, a device for sorting resonators into a larger number of frequency ranges, which operates safely and with little technical effort, is to be specified, in which, moreover, there is no fixed connection between the local position of the resonator to be sorted and the time when the sorting information was queried must be guaranteed.
To implement such a device, a further embodiment of the invention ensures that a rotary indexing table with a turntable is provided on a base plate, that the turntable is provided with brackets arranged concentrically to its axis of rotation for receiving the resonators, and that a loading device is provided on the base plate for resonators and various brackets opposite each other when the rotary indexing table is at a standstill
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are designed as ejection points each assigned to three frequency ranges, that each holder is provided with a storage device, that the frequency measuring device is provided with a storage device, that the ejection stations are each provided with a reading device,
and that a station located between the last ejection station and the balancing device is provided as an extinguishing station.
It is advantageous that because of the spatially fixed assignment of the memory elements, the relationship between the test specimen position and the time of the query is inevitable and is therefore indestructible. This makes it possible to increase the number of areas to be sorted into, without at the same time increasing the susceptibility to sorting, as would be the case with a central memory. Furthermore, it is also possible to choose a quantized form of storage in which the storage element in different stages, according to the preselected tolerance
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areas, is magnetized.
It is also advantageous that the machine is largely independent of the operating state and of temporary shutdowns in that the sorting information is given to the mountings that hold the resonators.
It is advantageous to provide platelets made of ferromagnetic material with high remanence for the memory elements of the memory device. This results in a low susceptibility to interference with electromagnetic interference on the storage element.
The use of high remanence ferromagnetic material also results
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and to provide a sufficiently large air gap between the storage elements or between the reading station and the storage elements, which results in the possibility of non-contact storage, reading and erasing. This also results in increased independence from the operational dust or pollution status, particularly when used with a sandblasting machine, as well as less complex maintenance and negligible wear.
Another advantage results from the non-destructive verifiability of the memory content with optical and electronic means, such as. B. with a Hall probe.
For the automatic adjustment described above, the resonance frequency of the resonator is measured in each case by a microphone, which converts the acoustic vibrations generated by the resonator into electrical vibrations. For this purpose, the resonator is excited to vibrate via a drive device, for example an excitation coil. The resonance frequency of the resonator measured by the microphone is fed to a feedback amplifier which, together with the drive device and the microphone, forms the measuring circuit. The respective resonance frequency, i. H. the actual frequency, measured.
Since the excitation of the resonators takes place electrically via an excitation coil with the aid of the magnetostriction effect, however, prior magnetization of the resonators in a magnetization station is necessary. However, the measurement method described above may no longer be suitable for special filters with particularly high demands on the accuracy of maintaining the target frequency, since the premagnetization of the resonators required here increases their internal damping and thus reduces the vibration quality and also their natural resonance.
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obediently moved.
This frequency distortion is caused by the dependence of the elastic modulus E of the resonator material on the size of the bias and reaches values for the relative frequency change in the case of an unfavorable resonator material and strong bias
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In order to implement a disturbance influenced by the above-mentioned and correspondingly more precise measurement, with which a correspondingly more precise adjustment is also possible, a further development of the invention ensures that the resonator for measuring the resonance frequency is excited to vibrate by a mechanical pulse and then the Frequency of the decaying vibrations is determined.
An important advantage of this development of the invention is that the magnetization required before the actual adjustment process and thus the magnetization station required for this can be dispensed with. In addition, it is avoided that, for example, during the laser adjustment, the magnetization by the laser pulses during the adjustment process and thus also the reliability of the measurement decrease. Since the resonator is mechanically excited to vibrate, there is also no need for an ejection station for non-vibrating resonators.
With regard to the measuring accuracy and thus the alignment accuracy and particularly
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According to the arrangement for measuring the resonance frequency, the laser adjustment station has a mechanical striking mechanism designed as a spring mass system, which has a rotating magnet and a
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Arrangement on the output side connected to the input of a control unit containing a frequency comparator. The control unit has a connection connected to the turntable control and control outputs connected to the ejection points and to the drive control of the rotary magnet and also contains a laser control output through which the control unit is supplied with a control signal that is uniquely assigned to the respective differential frequency.
Another advantage of this development of the invention is that the phase position of the signal arriving at the amplifier does not have to be adjusted by precisely adjusting the distance between the resonator and the microphone in order to obtain self-excitation.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. In the drawings: FIG. 1 shows a schematic side view of the entire laser adjustment device, FIG. 2 shows a top view of the laser adjustment device, FIG. 3 shows a separation station, FIG. 3a shows a perspective view of the separation station, FIG. 4 shows a section through the magnetization station, 5 is a top view of a
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6 shows a schematic representation of an ejection station operated by means of a lifting magnet, FIG. 7 shows a sorting device combined with a balancing device, FIG. 8 shows a
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a mechanical striking mechanism consisting of a magnetic coil with a movable coil core and Fig.
11 shows an arrangement for measuring the resonance frequency of mechanical resonators not yet provided with holding legs.
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Ren assemblies, which are mounted on a common base plate --lb--. A commercially available pneumatic rotary indexing table --2b-- with twelve switch positions is arranged in the center for the transport of the resonators to the actual adjustment station --3b--. To hold the resonators, the rotary indexing table has a number of brackets --4b - arranged concentrically with its axis of rotation and at equal intervals, which corresponds to the number of switching positions.
The resonators are fed to the rotary indexing table by a loading device fastened to the base plate, which contains a vibrator device --5b-- and a guide rail --6b-- connected to the output of the vibrator device for the resonators. In the exemplary embodiment shown, the vibrator device is a commercially available conveying and sorting device which is set up for the resonators to be calibrated and consists essentially of a vibrator base with an electromagnetic vibrator, a sorting boiler and a separately arranged switching device by means of which the feed rate of the resonators can be regulated.
The resonators emerging in series from the vibrator device --5b-- become
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first pass through a demagnetizing station --7b-- designed as a coil, then two light barriers --Bb-- used to monitor the continuous transport of the resonators by switching the vibrator device on and off, and then reach one in a vertical part of the guide rail Separation station --9b--, in which it is
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Resonators are passed on according to the clock set in a control unit from the singling station to a lifting point --12b-- which is arranged at the end of the guide rail and provided with an end stop --l1b--.
The magnetized resonator --13b-- arrives there with its lower end against the end stop --llb--, comes with its pin-shaped holding elements between the open jaws of an opposite holder --4b-- of the pneumatic rotary indexing table --2b-- to lie and is then clamped to its pin-shaped holding members by the holder --4b.
The resonator in the holder is then fed through the rotary indexing table to a laser balancing device --3b-- combined with a measuring point and a first ejection point. There the resonance frequency of the resonator --14b-- is measured alternately and this
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adjusted by the laser on the end face until the target frequency of 2 is reached. To measure the resonance frequency, the resonator --14b-- is vibrated by a coil --15b-and its natural frequency is determined with a microphone --16b--.
The measurement result is compared by an electronic control unit with a specified tolerance frequency range and the resonator - if it is not able to vibrate - is placed on a slide in a container -17b-- at the first ejection point or in one according to the measured frequency after further steps of the rotary indexing table Ejection point provided for resonators that are tuned too high or ejected in another discharge point provided for correctly balanced resonators.
For reasons of clarity, the horizontal and inclined part of the guide rail, which, as can be seen in FIG. 2, extends tangentially to the rotary indexing table, is drawn in the radial direction to the rotary indexing table. As already stated above, in the present exemplary embodiment the laser balancing device and the first ejection point for non-oscillating resonators are also combined to form one station.
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the bracket --4b-- opposite the lifting point --12b--, the microphone --16b-- and the coil --15b- for measuring the resonance frequency of the resonator --14b-- in the adjustment station, two by others Lifting magnets --19b-- operated ejection points for non-vibrating or
misaligned resonators and an ejection point actuated by a rotatable roller --20b-- for resonators balanced within the resonance frequency range are shown. The lifting magnets --21b and 22b-- attached to the bracket of the guide rail --6b-- are assigned to the magnetization station --10b-- and the singling station --9b--.
3 shows the end region of the guide rail --6b-- with the singling station --9b--, the magnetization station --10b--, the lifting point --12b-- and the end stop --llb--. The separating station --9b-- consists of a rod-shaped upper --23b-- and a parallel rod-shaped lower lever --24b--, both around a common axis of rotation running parallel to the central axis of the guide rail --6b-- -25b-- in a mounting rail-26b-rotatably mounted and rigidly connected to each other with a connecting strut --27b--. The end of the lower lever --24b-- opposite the axis of rotation --26b-- is tapered and provided as a stop --24b '- for the resonators --30b-- to be magnetized.
The upper lever --23b- is connected at its end opposite the axis of rotation --25b-- to a leaf spring --23b '- and extended by it. The guide rail --6b-- has a slot-like recess at the level of the end of the lower lever --24b-- designed as a stop --24b '- and at the level of the leaf spring --23b, - each of which has a slot-like recess, which prevents the Allow stop-24b 'and the leaf spring --23b, - in the conveying space of the guide rail. Both levers are common due to the deflection of an armature --28b-- in the middle of the connecting section --27b- a lifting magnet --22b-- against the force of an additional coil spring --29b acting on the connecting strut --27b- as a tension spring - movable.
In the rest position of the armature --28b-, the stop --24b '- is pivoted within the conveying space of the guide rail which is occupied by the resonators, the leaf spring being at the same time outside the conveying space. In this position, the resonator --30b-- at the stop --14b '- is magnetized by the magnetization point -lOb--. In a continuous movement of the armature --28b-- against the tension of the coil spring --29b--, a position is then passed through in which the stop --24b '- is just swiveled within the delivery chamber, but that on the magnetized one Resonator --30b-- the following resonator is caught by the leaf spring --23b '- on its rear side opposite its holding elements by the leaf spring --23b' - and is pressed against the guide rail.
When moving on
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Delivery chamber swung out while the clamped resonator is still held by the leaf spring --23b '-. At the same time, the magnetized resonator --30b-- falls against the end stop -lib- llb-of the lifting point-12b-. During the subsequent opposite movement of the armature
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--28b-- in its rest position, the stop --24b '- is swiveled back into the conveying space of the guide rail and the clamping of the held resonator is ended, so that it reaches the stop --24b' - and the one following it Resonator comes to rest at the level of the leaf spring.
3a contains a perspective view of the movable elements of the separating
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holding resonators.
Fig. 4 shows a section through the magnetization station --10b--, which a fixed contact --31b-- lying on the device ground and a movable one, isolated by the insulators - and actuated via the armature of a solenoid --21b-- , movable contact - has. The magnetization of the resonator --30b-- at the stop 24b 'of the singling station - 9b-- takes place by means of a current surge between the fixed --31b and the movable contact --33b--. After magnetization, the moving contact --33b-
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is now fed according to the clock set in a control unit by the singling station --9b - the removal point - 12b.
5 and 5a one of the brackets --4b-- mounted on the periphery of the rotary indexing table --2b-- is shown in a top view and in a side view. Because with each of these
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5a described below together.
The holder --4b-- contains a rod-shaped first clamping jaw --34b-- which is rigidly connected to the rotary indexing table and which is combined with two fastening plates attached to its side faces to form a unit --34b 'with a U-shaped cross section
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bake --35b--, which is --36b-rotatable about a vertical axis of rotation mounted in the mounting plates. Both clamping jaws --34b and 35b-- are aligned radially to the rotary indexing table and are provided with opposite vertical clamping surfaces --37b-- at their end facing the machining stations and at their opposite end via a coil spring --46b-- arranged as a compression spring connected with each other.
In the present embodiment, the second jaw is --35b-- by one
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through which the clamping of one of the pin-shaped holding members of the resonator --39b-is ensured by one half of the second clamping jaw. As a result, each holding member is clamped individually by one half each and the clamping safety is thus significantly improved.
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jaws. Furthermore, the holder contains a prismatic angle piece --41b-- which is rotatably mounted between the mounting plates at one end and which is mechanically pretensioned by a spiral spring --42b-- towards the end faces of the second jaw halves --35b'- facing away from the processing stations and serves to lock the open jaws.
This locking is ensured in that the end faces of the second jaw halves - 35b '- are accommodated in a recess --47b-- of the locking piece which is adapted to them when the holder is open. The prismatic locking piece --41b-- is extended at the end opposite its axis of rotation in the vertical direction by a web --43b-- branching off at right angles. By deflecting this web --43b-- in the direction of arrow --44b-- the locking of the open jaws is released and the jaws close due to the pressure of the coil spring --46b-- lying between the jaws.
The deflection is made in the raised position --12b-- by the armature of the lifting magnet --18b- attached to the guide rail bracket.
In Fig. 5b a horizontally placed partial longitudinal section through the opened holder is shown, in which the --34b-- inserted and --45b-- in the first clamping jaw in a bore
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coil spring --46b-- can be seen against the second clamping jaw. The end faces of the open second jaw halves facing away from the clamping surfaces 37b
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--47b-- of the transom parts pretensioned towards these end faces --41b-- added.
FIG. 6 schematically shows an ejection point which is adjusted outside the predetermined tolerance frequency range or is provided for non-oscillating resonators. It contains a lifting magnet --19b-- fastened to the base plate, the armature --19b '- of which is aligned with its longitudinal axis radially to the rotary indexing table --2b- at a sufficient height above the rotary indexing table so that the brackets are in rotation of the rotary indexing table below its armature --19b '- move past. The bracket is opened by deflecting the part of the free leg of the 900 elbow - 38b - elongated at right angles upwards in the direction of arrow --40b-- by the armature --19b '- of the solenoid.
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Axle rotatable roller --20b-- deflected, thereby opening the bracket.
When the rotary indexing table is turned further, the holder then remains open until it is rotated again to the station opposite the lifting point-12b--.
The sorting device shown schematically in FIG. 7 in a top view is combined with a balancing device to form a structural unit, which consists of several assemblies - lc - mounted on a common base plate. A commercially available pneumatic rotary indexing table with twelve switch positions is used to transport the resonators from and to the individual processing stations. The turntable of the rotary indexing table is provided with a number of brackets --3c-- arranged concentrically to its axis of rotation and at equal intervals to accommodate the resonators.
The resonators are fed to the rotary indexing table by a loading device fastened to the base plate, which contains a vibrator device --4c-- and a guide rail --5c-- connected to the output of the vibrator device.
The resonators emerging from the vibrator device --4c-- are fed to the obliquely downwardly inclined guide rail --5c-- and first pass through several light barriers --7c-- in the guide rail, which serve to monitor a continuous transport of the resonators, then one Demagnetizing station --8c-- designed as a coil and then abut an end stop --9c--, whereby the feed of the triggered resonators to the opposite holder --3c- of the turntable --2c-- is released.
The stations arranged on the base plate --lc-- opposite the individual brackets --3c-- are, first, in a sequence corresponding to the direction of rotation of the turntable, a magnetization point-lOc--, an adjustment device combined with a frequency measuring device --llc-- first ejection station --12c-- with a slide --13c-- and a storage container - 14c--, two further ejection stations of the same design and one extinguishing station --15c--. There is one between the magnetization point and the adjustment device, three between the last ejection station and the extinguishing station and between the extinguishing station -15c-- and the loading device-4c-an empty station is provided.
A central control device --6c-- is also required to control the adjustment and sorting process.
The holder --3c-- of the turntable --2c-- are provided with storage elements, which in the exemplary embodiment are designed as platelets made of ferromagnetic material, preferably with great remanence. In the present case, in which sorting is to be carried out according to three frequency ranges, three plates -3c 'made of ferromagnetic material are assigned to each resonator as storage elements, corresponding to the three ejection points. The sorting information is written in immediately after a frequency measurement that ends the matching process by the three recording coils arranged in the matching station and each assigned to one of the platelets, which are fed in accordance with the measured value by the sorting information formed by the central control device -6c--.
After this sorting information has been written in, after the further transport steps of the turntable in the ejection stations, one reading device in each case prompts one of the storage elements, whereupon they match
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the resonator is ejected between the queried memory value and the memory value assigned to it. After ejecting the resonator, the holder with the storage elements is turned to the extinguishing station and the sorting information is deleted there.
Instead of the three individual storage elements, it is also possible to use a single, correspondingly larger storage element which is magnetized at different points. In the exemplary embodiment described here, the number of storage elements of a holder --3c-- corresponds to the number of predetermined frequency ranges into which the resonators are to be sorted. A memory element is assigned to each of the three frequency ranges, which means that three recording coils are required in the adjustment station. In the ejection stations, on the other hand, only one reading device is required, the sensitive element of which in the exemplary embodiment is a Hall probe, which is followed by a fault-sensitive operational amplifier.
The reading device only needs to be able to distinguish the magnetized state from the unmagnetized state of a memory element.
It is also possible to magnetize the storage elements consisting of ferromagnetic material in a defined manner in one of two possible directions or to leave them unmagnetized. As a result, the information content of a storage element can be enlarged and the number of storage elements per holder and the number of necessary recording coils can be reduced. However, the reading device must then be suitable for recognizing different polarizations of the magnetization.
Contrary to the situation when the sorting information is stored centrally, the form of storage used here is independent of a large number of possible interferences, since the storage device and thus the sorting information is spatially permanently assigned to the test item position. The form of storage used here is particularly superior to the conventional central forms of storage when sorting according to several criteria. Sorting according to several criteria using common modern turntable stations presupposes that the sorting information must be stored for at least n steps in order to sort out those test objects that are to be sorted out at the nth sorting point.
The likelihood that the disturbances mentioned can then occur in a central storage and lead to loss of information is increased by a factor of n compared to the storage form specified here.
When using the sorting device together with an automatic matching machine, the processing times are added to the times for the turntable movement and for measuring
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the following relationship applies:
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A time that is 30 times a sorting cycle can therefore be required for the comparison cycle, so that the susceptibility of an automatic comparison machine to sorting, in which the sorting information is stored centrally, can increase by a factor of 30 compared to use as a sorting cycle with central storage of the sorting information.
If n sorting criteria are used, the susceptibility to faults increases further by a factor of n compared to an arrangement with storage of the sorting information according to the invention, so that for four sorting criteria there is, for example, an increased susceptibility to faults by a factor of 4.30 = 120.
The measuring arrangement schematically shown in FIG. 8 for measuring the natural frequency, in particular within a laser adjustment arrangement according to FIGS. 1 and 2, contains a resonator --ld-- to be adjusted, which is provided with pin-shaped holding members, a mechanical hammer mechanism --2d--,
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11 shows a measuring arrangement for mechanical resonators without holding elements, which is also suitable as an individual measuring station, in which the resonators are loosely mounted on tensioned threads --20d-- on a support --21d-- in the region of their vibration nodes. The threads --20d-- used to support the resonator are stretched over a trough-shaped depression --22d-- of the support. The support --21d-- is also provided with two cutting edges --23d--, which also run at a right angle to the threads --20d-- in the area of the vibration node. These cutting edges --23d-- ensure that the vibrations of the resonator excited by the mechanical striking mechanism are not inadmissibly damped after the mechanical impulse.
The microphone --8d-- is located between the two cutting edges --23d-- on the side of the resonator opposite the mechanical striking mechanism --2d--. The arrangement represented by FIG. 11 is particularly suitable for measuring the resonance frequency of resonators which are pre-balanced by fine grinding.
PATENT CLAIMS:
1. Device for the automatic adjustment of the actual frequency of mechanical resonators consisting of a magnetic material and provided with pin-shaped holding members to a predetermined target frequency by ablation of resonator material by means of controlled irradiation by a laser as a function of a target-actual Frequency comparison resulting differential frequency, characterized in that a base plate (Ib) is provided with a rotary indexing table (2b), that the rotary indexing table is provided with brackets (4b) arranged concentrically to its axis of rotation and at equal intervals to accommodate the resonators that on the Base plate a loading device and various,
When the rotary indexing table is at a standstill, processing stations opposite the holders are provided, that the loading device contains a vibrator device (5b) and a guide rail (6b) connected to the output of the vibrator device, that the guide rail contains a demagnetization station (7b), at least one light barrier (8b) and A separating station (9b) has the guide rail at least strongly inclined or perpendicular between its end opposite the vibrator device, which is provided with an end stop (11b), and the separating station, so that a resonator with its pin-shaped holding members struck at the end stop between the open jaws of an opposite one Bracket (4b) comes to rest, and that the processing stations have a laser alignment device (3b),
are a first ejection point provided for resonators adjusted within the specified tolerance frequency range and at least one further ejection point provided for resonators adjusted outside the tolerance frequency range.